2022届高考化学二轮专题复习学案练习专题三 考点一　氧化还原反应

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考点一 氧化还原反应
(一)理清两条概念线索
1．按要求回答下列问题：
4FeS2＋11O2eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8SO2
(1)用双线桥法表示该反应电子转移的方向和数目。
________________________________________________________________________。
(2)氧化剂________，还原剂________；
氧化产物________，还原产物________。
答案 (1)
(2)O2 FeS2 Fe2O3、SO2 Fe2O3、SO2
2．根据化合物中各元素化合价代数和等于零原则，写出括号内相应元素的化合价。
NaClO2(Cl：________)、ClO2(Cl：________)、CuCl(Cu：________)、N2H4(N：________)、NaBH4(B：_______)、K2Cr2O7(Cr：_______)、Na2CrO4(Cr：_______)、H2C2O4(C：_______)、Na2S2O3(S：_______)、MnO(OH)2(Mn：_______)、K2FeO4(Fe：_______)、CuFeS2(Fe：_______、S：________)、LiNH2(N：______)、LiCO2(C：________)
答案 ＋3 ＋4 ＋1 －2 ＋3 ＋6 ＋6 ＋3 ＋2 ＋4 ＋6 ＋2 －2 －3 ＋3
(二)掌握氧化还原反应的规律
1．写出证明氧化性、还原性强弱的离子方程式。
(1)氧化性强弱顺序：KMnO4>Cl2>Br2>Fe3＋>Cu2＋。
①KMnO4>Cl2：____________________________________________________________。
②Cl2>Br2：________________________________________________________________。
③Br2>Fe3＋：_______________________________________________________________。
④Fe3＋>Cu2＋：______________________________________________________________。
(2)还原性强弱顺序：SO2>I－>Fe2＋>Br－>Cl－。
①SO2>I－：________________________________________________________________。
②I－>Fe2＋：________________________________________________________________。
③Fe2＋>Br－：_______________________________________________________________。
④Br－>Cl－：________________________________________________________________。
答案 (1)①2MnOeq \\al(－,4)＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O ②Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2 ③2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－ ④2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)①I2＋SO2＋2H2O===2I－＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4) ②2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋ ③Br2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Br－ ④Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
2．用“双线桥”标出下列反应的电子转移方向和数目。
H2S＋H2SO4(浓)===S↓＋SO2↑＋2H2O
答案
3．(1)向FeI2溶液中逐滴滴入氯水，按反应发生先后顺序，依次写出离子方程式：
________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________。
(2)向含有Fe3＋、H＋的溶液中，逐渐加入铁粉，按反应的先后顺序，依次写出离子方程式：
________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________。
答案 (1)2I－＋Cl2===I2＋2Cl－ 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(2)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋
角度一 氧化还原反应的概念
1．[2020·新高考全国卷Ⅰ(山东)，2]下列叙述不涉及氧化还原反应的是( )
A．谷物发酵酿造食醋
B．小苏打用作食品膨松剂
C．含氯消毒剂用于环境消毒
D．大气中NO2参与酸雨形成
答案 B
解析 谷物发酵的过程中包含淀粉水解、葡萄糖转化为乙醇、乙醇氧化为乙酸的过程；小苏打分解的化学方程式为2NaHCO3eq \(====,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O，不是氧化还原反应；含氯消毒剂有强氧化性，可用于环境消毒；NO2与水发生反应3NO2＋H2O===NO＋2HNO3，是氧化还原反应。
2．(2020·浙江7月选考，10)反应MnO2＋4HCl(浓)eq \(====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中，氧化产物与还原产物的物质的量之比是( )
A．1∶2 B．1∶1 C．2∶1 D．4∶1
答案 B
角度二 氧化还原反应的应用计算
3．[2020·全国卷Ⅱ，26(3)(4)(5)](3)Cl2O为淡棕黄色气体，是次氯酸的酸酐，可由新制的HgO和Cl2反应来制备，该反应为歧化反应(氧化剂和还原剂为同一种物质的反应)。上述制备Cl2O的化学方程式为_____________________________________________________________。
(4)ClO2常温下为黄色气体，易溶于水，其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡腾片”，能快速溶于水，溢出大量气泡，得到ClO2溶液。上述过程中，生成ClO2的反应属于歧化反应，每生成1 ml ClO2消耗NaClO2的量为________ml；产生“气泡”的化学方程式为____________________________________。
(5)“84消毒液”的有效成分为NaClO，不可与酸性清洁剂混用的原因是____(用离子方程式表示)。工业上是将氯气通入30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液，若NaClO溶液中NaOH的质量分数为1%，则生产1 000 kg该溶液需消耗氯气的质量为_____ kg(保留整数)。
答案 (3)2Cl2＋HgO===HgCl2＋Cl2O
(4)1.25 NaHCO3＋NaHSO4===CO2↑＋Na2SO4＋H2O
(5)ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O 203
解析 (3)由新制的HgO和Cl2反应制备Cl2O，由于该反应为歧化反应，所以只有氯元素的化合价发生变化，由0价变为＋1价和－1价，所以反应的化学方程式为2Cl2＋HgO===HgCl2＋Cl2O。
(4)由题意知，在NaClO2生成ClO2的过程中，发生歧化反应，NaClO2既是氧化剂，又是还原剂，4Naeq \(Cl,\s\up6(＋3))O2eq \(―――→,\s\up7(失4×e－))4eq \(Cl,\s\up6(＋4))O2，Naeq \(Cl,\s\up6(＋3))O2eq \(――→,\s\up7(得4e－))Naeq \(Cl,\s\up6(－1))，每生成4 ml ClO2，需消耗5 ml NaClO2，所以每生成1 ml ClO2，需消耗eq \f(5,4) ml(即1.25 ml)NaClO2。产生的气泡的成分为CO2，反应的化学方程式为NaHCO3＋NaHSO4===CO2↑＋Na2SO4＋H2O。
(5)“84消毒液”遇到酸性清洁剂能发生氧化还原反应：ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O，Cl2有毒，故“84消毒液”不能和酸性清洁剂混用。1 000 kg溶液中NaOH溶液的质量为m(NaOH)＝1 000 kg×1%＝10 kg，设反应中消耗Cl2的质量为x kg，则：
2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
80 71
eq \f(80,71)x kg x kg
需要NaOH溶液的质量为(10 kg＋eq \f(80,71)x kg)÷30%＝eq \f(10,3)(10＋eq \f(80,71)x)kg。溶液的质量＝NaOH溶液的质量＋Cl2的质量，1 000 kg＝eq \f(10,3)(10＋eq \f(80,71)x)kg＋x kg，解得x≈203。
4．(2017·海南，4)在酸性条件下，可发生如下反应：ClOeq \\al(－,3)＋2M3＋＋4H2O===M2Oeq \\al(n－,7)＋Cl－＋8H＋，M2Oeq \\al(n－,7)中M的化合价是( )
A．＋4 B．＋5 C．＋6 D．＋7
答案 C
5．[2016·全国卷Ⅰ，28(5)]“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为_______。(计算结果保留两位小数)
答案 1.57
解析 NaClO2在杀菌消毒的过程中被还原为Cl－，则1 ml NaClO2得到电子的物质的量为4 ml，1 ml Cl2被还原为Cl－时得到电子的物质的量为2 ml，故1 g NaClO2得到电子的物质的量为eq \f(4,90.5)ml，根据“有效氯含量”的定义可知，NaClO2的有效氯含量为1.57。
题组一 复杂氧化还原反应的分析
1．工业上以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3)、碳酸钠、氧气和硫酸为原料生产重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O)，其主要反应为：
①4FeO·Cr2O3＋8Na2CO3＋7O2eq \(=====,\s\up7(高温))8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2
②2Na2CrO4＋H2SO4Na2SO4＋Na2Cr2O7＋H2O
下列说法中正确的是( )
A．反应①和②均为氧化还原反应
B．反应①的氧化剂是O2，还原剂是FeO·Cr2O3
C．高温下，O2的氧化性大于Fe2O3小于Na2CrO4
D．生成1 ml的Na2Cr2O7时共转移6 ml电子
答案 B
解析 4FeO·Cr2O3＋8Na2CO3＋7O2eq \(=====,\s\up7(高温))8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2中有元素化合价的变化，所以是氧化还原反应，而2Na2CrO4＋H2SO4Na2SO4＋Na2Cr2O7＋H2O中没有元素化合价的变化，所以不是氧化还原反应，故A错误；4FeO·Cr2O3＋8Na2CO3＋7O2eq \(=====,\s\up7(高温))8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2中，氧气中氧元素得电子化合价降低，所以氧化剂是氧气，铁元素和铬元素失电子化合价升高，所以还原剂是FeO·Cr2O3，故B正确；4FeO·Cr2O3＋8Na2CO3＋7O2eq \(=====,\s\up7(高温))8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2中，氧化剂是氧气，还原剂是FeO·Cr2O3，所以氧气的氧化性大于Na2CrO4和Fe2O3，但不能判断Na2CrO4和Fe2O3的氧化性相对强弱，故C错误；由方程式4FeO·Cr2O3＋8Na2CO3＋7O2eq \(=====,\s\up7(高温))8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2可知，生成1 ml Na2CrO4时，参加反应的O2的物质的量为eq \f(7,8) ml，反应中O元素由0价降低为－2价，电子转移的物质的量为参加反应的氧气的物质的量的4倍，转移电子的物质的量为eq \f(7,8) ml×4＝3.5 ml，所以反应(1)中每生成1 ml Na2CrO4时电子转移3.5 ml，反应(2)不是氧化还原反应，所以生成1 ml的Na2Cr2O7时转移7 ml电子，故D错误。
2．高铁酸钾是一种新型、高效、多功能水处理剂，工业上采用向KOH溶液中通入氯气，然后再加入Fe(NO3)3溶液的方法制备K2FeO4，发生反应：
①Cl2＋KOH―→KCl＋KClO＋KClO3＋H2O(未配平)；
②2Fe(NO3)3＋3KClO＋10KOH===2K2FeO4＋6KNO3＋3KCl＋5H2O。
下列说法正确的是( )
A．若反应①中n(ClO－)∶n(ClOeq \\al(－,3))＝5∶1，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
B．反应①中每消耗4 ml KOH，吸收标准状况下22.4 L Cl2
C．氧化性：K2FeO4>KClO
D．若反应①的氧化产物只有KClO，则得到0.2 ml K2FeO4时消耗0.3 ml Cl2
答案 D
解析 若反应①中n(ClO－)∶n(ClOeq \\al(－,3))＝5∶1，设物质的量分别为5 ml和1 ml，则化合价升高失去10 ml电子，则化合价降低得到10 ml电子，因此总共有8 ml氯气，氧化剂与还原剂的物质的量之比为10∶6，即5∶3，故A错误；根据A分析反应①得出消耗氢氧化钾物质的量为16 ml，因此每消耗4 ml KOH，吸收氯气2 ml，即标准状况下44.8 L Cl2，故B错误；根据第二个方程式比较氧化性，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，因此KClO > K2FeO4，故C错误；若反应①的氧化产物只有KClO，则Cl2与KClO物质的量之比为1∶1，根据第二个方程式得到KClO与K2FeO4物质的量之比为3∶2，因此得到0.2 ml K2FeO4时消耗0.3 ml Cl2，故D正确。
题组二 氧化还原反应“强弱律”“先后律”的应用
3．已知C2O3在酸性溶液中易被还原成C2＋，C2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是( )
A．3Cl2＋6FeI2===2FeCl3＋4FeI3
B．Cl2＋FeI2===FeCl2＋I2
C．C2O3＋6HCl===2CCl2＋Cl2↑＋3H2O
D．2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
答案 A
解析 Fe3＋能氧化I－，所以不可能生成FeI3，A错误，D正确；当Cl2少量时，I－先被氧化，B正确；由于C2O3的氧化性强于Cl2，所以C2O3能氧化Cl－得到Cl2，而C2O3被还原为C2＋，C正确。
4．(2020·烟台高三教学质量检测)向含Fe2＋、I－、Br－的溶液中通入过量的氯气，溶液中四种粒子的物质的量变化如图所示，已知：b－a＝5，线段Ⅳ表示一种含氧酸，且Ⅰ和Ⅳ表示的物质中含有相同的元素。下列说法不正确的是( )
A．线段Ⅱ表示Fe2＋的变化情况
B．线段Ⅳ发生反应的离子方程式为I2＋5Cl2＋12OH－===2IOeq \\al(－,3)＋10Cl－＋6H2O
C．根据图像可计算a＝6
D．原溶液中c(Fe2＋)∶c(I－)∶c(Br－)＝2∶1∶3
答案 B
解析 向仅含Fe2＋、I－、Br－的溶液中通入适量氯气，还原性：I－＞Fe2＋＞Br－，首先发生反应：2I－＋Cl2===I2＋2Cl－，I－反应完毕，再发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，Fe2＋反应完毕，又发生反应：2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－，故线段Ⅰ代表I－的变化情况，线段Ⅱ代表Fe2＋的变化情况，线段Ⅲ代表Br－的变化情况，故A正确；线段Ⅳ表示一种含氧酸，且Ⅰ和Ⅳ表示的物质中含有相同的元素，该元素为I元素，2I－＋Cl2===I2＋2Cl－，消耗1 ml氯气，所以碘原子的物质的量为2 ml，反应Ⅳ消耗氯气的物质的量为5 ml，根据得失电子守恒，设该含氧酸中碘元素的化合价为x，(x－0)×2 ml＝5 ml×2，解得x＝＋5，则该含氧酸为HIO3，离子方程式为I2＋5Cl2＋6H2O===2IOeq \\al(－,3)＋10Cl－＋12H＋，故B错误；根据反应离子方程式可知溶液中n(I－)＝2n(Cl2)＝2 ml，溶液中n(Fe2＋)＝2n(Cl2)＝2×(3 ml－1 ml)＝4 ml，Fe2＋反应完毕，根据电荷守恒可知n(I－)＋n(Br－)＝2n(Fe2＋)，故n(Br－)＝2n(Fe2＋)－n(I－)＝2×4 ml－2 ml＝6 ml，根据2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－可知，溴离子反应需要氯气的物质的量为3 ml，故a＝3＋3＝6，故C正确；根据以上分析，原溶液中c(Fe2＋)∶c(I－)∶c(Br－)＝4∶2∶6＝2∶1∶3，故D正确。
(1)假设法突破氧化还原反应能否进行
先假设选项中的化学反应能够发生，依据此反应判断出还原性(或氧化性)的强弱，然后再与题目提供的还原性(或氧化性)强弱顺序对照，若二者表示的还原性(或氧化性)强弱顺序一致，则此反应能够发生；若不一致，则此反应不能进行。
(2)熟记反应先后两大规律
①同一还原剂与多种氧化剂发生氧化还原反应的先后顺序：KMnO4(H＋)>Cl2>Br2>Fe3＋>Cu2＋>H＋。
②同一氧化剂与多种还原剂发生氧化还原反应的先后顺序：S2－>SOeq \\al(2－,3)(或HSOeq \\al(－,3))>I－>Fe2＋>Br－>Cl－。
题组三 氧化还原反应“守恒律”的应用
(一)氧化还原反应方程式的配平
5．(1)eq \x( )LiFePO4＋eq \x( )H2O2＋eq \x( )______===eq \x( )Li＋＋eq \x( )______＋eq \x( )H2POeq \\al(－,4)＋eq \x( )H2O
(2)eq \x( )KAl3(SO4)2(OH)6＋eq \x( )S===eq \x( )K2SO4＋eq \x( )Al2O3＋eq \x( )______＋eq \x( )H2O
(3)______MnOeq \\al(－,4)＋______C2Oeq \\al(2－,4)＋______===______Mn2＋＋______＋______H2O
答案 (1)2LiFePO4＋H2O2＋6H＋===2Li＋＋2Fe3＋＋2H2POeq \\al(－,4)＋2H2O
(2)4KAl3(SO4)2(OH)6＋3S===2K2SO4＋6Al2O3＋9SO2↑＋12H2O
(3)2MnOeq \\al(－,4)＋5C2Oeq \\al(2－,4)＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
缺项型氧化还原反应方程式的配平方法
(1)配平方法
先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数，然后由原子守恒确定未知物，再根据原子守恒进行配平。
(2)补项原则
(二)电子守恒在氧化还原反应计算中的应用
6．某铁的氧化物(FexO)1.52 g溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下112 mL Cl2，恰好将Fe2＋完全氧化。x值为( )
A．0.80 B．0.85 C．0.90 D．0.93
答案 A
解析 根据电子守恒可知，FexO被氧化为Fe3＋转移的电子数和Cl2转移的电子数相等。标准状况下112 mL Cl2转移电子数为0.01 ml，则eq \f(1.52,56x＋16)×(3－eq \f(2,x))×x＝0.01，解得x＝0.80。
7．处理超标电镀废水，使其NaCN含量低于0.5 mg·L－1，即可达到排放标准，反应分两步进行。第一步NaCN与NaClO反应，生成NaOCN和NaCl。第二步NaOCN与NaClO反应，生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2。已知HCN是弱酸，易挥发，有剧毒；HCN、HOCN中N元素的化合价相同。则处理100 m3含NaCN 10.3 mg·L－1的废水实际至少需要___ml NaClO。
答案 50
解析 参加反应的NaCN的物质的量是：eq \f(100×10.3－0.5g,49 g·ml－1)＝20 ml，反应中C元素由＋2价升高到＋4价，N元素化合价从－3价升高到0价，即1 ml NaCN失去5 ml电子，1 ml次氯酸钠得到2 ml电子，所以处理100 m3含NaCN 10.3 mg·L－1的废水，实际至少需NaClO的物质的量为：20 ml×eq \f(5,2)＝50 ml。
8．某磁黄铁矿的主要成分是FexS(S为－2价)，既含有Fe2＋又含有Fe3＋。将一定量的该磁黄铁矿与100 mL的盐酸恰好完全反应(注：矿石中其他成分不与盐酸反应)，生成2.4 g硫单质、0.425 ml FeCl2和一定量H2S气体，且溶液中无Fe3＋。
(1)该盐酸的物质的量浓度为________ml·L－1。
(2)该磁黄铁矿FexS中，x＝________。
答案 (1)8.5 (2)0.85
解析 n(S)＝eq \f(2.4 g,32 g·ml－1)＝0.075 ml，根据转移电子守恒得n(Fe3＋)＝eq \f(0.075 ml×2－0,3－2)＝0.15 ml，则n(Fe2＋)＝0.425 ml－0.15 ml＝0.275 ml，所以Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比＝0.275 ml∶0.15 ml＝11∶6。(1)盐酸恰好反应生成FeCl2 0.425 ml，根据氯原子守恒得：c(HCl)＝eq \f(0.425 ml×2,0.1 L)＝8.5 ml·L－1。(2)FexS中n(S)＝0.075 ml＋0.425 ml＝0.5 ml，n(Fe)＝0.425 ml，所以eq \f(nFe,nS)＝eq \f(0.425 ml,0.5 ml)＝0.85，所以x＝0.85。
电子守恒法解题的思维流程
(1)找出反应中的氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
(2)找出一个原子或离子得失电子数目，从而确定1 ml氧化剂或还原剂得失电子数目(注意化学式中原子或离子个数，如1 ml K2Cr2O7被还原为＋3价的Cr得电子数是2×3NA)。
(3)根据题目中各物质的物质的量和得失电子守恒列出等式：n(氧化剂)×变价原子数×化合价变化值＝n(还原剂)×变价原子数×化合价变化值，从而求算出答案。条件
补项原则
酸性条件下
缺H或多O补H＋，少O补H2O
碱性条件下
缺H或多O补H2O，少O补OH－